第八講噬菌體與阮病毒

1、噬菌體與阮病毒(bngd)共四十頁(yè)噬菌體噬菌體的感染周期噬菌體的突變型及其互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)烈性噬菌體的同源重組(zhn z)溫和噬菌體的同源重組噬菌體的非同源重組 共四十頁(yè)共四十頁(yè)噬菌體共有(n yu)六類(lèi)形態(tài)：T-系噬菌體T-系噬菌體是研究的最廣泛而又深入的細(xì)菌噬菌體，按發(fā)現(xiàn)的先后順序進(jìn)行從T1-T7編號(hào)(bin ho)。至今已作過(guò)電鏡觀察的噬菌體至少有2850種（株），其中2700種是有尾的。共四十頁(yè)噬菌體的感染(gnrn)周期感染周期：是指噬菌體從吸附細(xì)菌到子代噬菌體從宿主(szh)細(xì)菌細(xì)胞中放出來(lái)的過(guò)程。 共四十頁(yè)共四十頁(yè)1、烈性(lixng)噬菌體的感染周期大腸桿菌T4噬菌體：由頭、尾兩部分

2、組成，外：蛋白質(zhì)外殼內(nèi)部：DNA分子。侵染過(guò)程：T4噬菌體DNA上約有160個(gè)基因，已定位的有70多個(gè)基因，裝配成完整(wnzhng)的噬菌體的全部信息也都在此DNA上。T4噬菌體的基因的表達(dá)：共四十頁(yè)T4噬菌體的侵染(qn rn)過(guò)程共四十頁(yè)共四十頁(yè)T4噬菌體的基因(jyn)的表達(dá)：早前期基因表達(dá)(biod)多為調(diào)節(jié)基因，啟動(dòng)自身基因表達(dá)(biod)，而抑制大腸桿菌細(xì)胞的DNA合成。晚前期基因表達(dá)是與DNA復(fù)制有關(guān)的基因。其產(chǎn)物是：核酸酶：降解大腸桿菌的DNA，為自己DNA合成提供游離的核苷酸；DNA復(fù)制有關(guān)的酶：大量合成新T4DNA。晚期基因表達(dá)是控制形態(tài)發(fā)生過(guò)程的基因；編碼噬菌體結(jié)構(gòu)蛋白

3、的基因。其產(chǎn)物是大部分直接參與外殼的建成和少數(shù)具有酶的作用。包裝完成后，由噬菌體裂解基因表達(dá)，產(chǎn)生裂解酶。消化宿主細(xì)胞壁。共四十頁(yè)噬菌現(xiàn)象(xinxing)液體培養(yǎng)基 混濁 澄清固體培養(yǎng)基中，出現(xiàn)噬斑（plaque）一定體積內(nèi)的噬斑形成單位(dnwi)數(shù)目（pfu）共四十頁(yè)2、溫和(wnh)噬菌體的感染周期噬菌體：宿主(szh)是大腸桿菌原噬菌體噬菌體DNA大腸桿菌DNA整合溶源性細(xì)菌共四十頁(yè)噬菌體基因(jyn)的表達(dá)：先是早期基因和部分晚期基因的表達(dá) 產(chǎn)物阻遏蛋白。 作用調(diào)節(jié)或抑制自身其它基因的表達(dá)。噬菌體的整個(gè)基因組整合到宿主染色體的特定(tdng)區(qū)域，噬菌體的大部分基因處于失活狀態(tài)，隨

4、宿主染色體一起復(fù)制。 共四十頁(yè)溶源性細(xì)菌具有2個(gè)重要(zhngyo)特性：免疫性：由于溶源性細(xì)菌產(chǎn)生一種阻遏蛋白（ I ）。這種阻遏蛋白不但可抑制原噬菌體DNA復(fù)制。也可抑制再度感染的同類(lèi)噬菌體DNA的復(fù)制。故能抵抗同類(lèi)噬菌體的超感染?？烧T導(dǎo)性：原噬菌體的自發(fā)誘導(dǎo)，每一代可能(knng)有1/10000溶源性細(xì)菌被裂解，釋放出大量噬菌體（裂解周期）。共四十頁(yè)溫和(wnh)噬菌體的溶菌周期和溶源周期共四十頁(yè)共四十頁(yè)類(lèi)病毒(bngd)與阮病毒(bngd)共四十頁(yè)類(lèi)病毒一種不具有蛋白質(zhì)外殼、僅由一個(gè)裸露的大約由350個(gè)核苷酸組成的單鏈環(huán)狀RNA病原體。通常通過(guò)種子或花粉傳播感染高等植物。類(lèi)病毒RNA

5、能作為自身的模板，利用宿主細(xì)胞的酶進(jìn)行復(fù)制，產(chǎn)物是子代鏈的多聯(lián)體，經(jīng)過(guò)自身切割形成新的類(lèi)病毒RNA基因組。最早的類(lèi)病毒是1971年發(fā)現(xiàn)的馬鈴薯紡錘塊莖(kuijng)病類(lèi)病毒。至今所知的最小、最簡(jiǎn)單的病毒；僅含一種成分RNA ；（病毒為106Da 類(lèi)病毒為105Da）能在敏感細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制，不需要輔助病毒。迄今已發(fā)現(xiàn)的類(lèi)病毒已有18種，其中多為植物類(lèi)病毒。 共四十頁(yè)衛(wèi)星(wixng)病毒 衛(wèi)星病毒是指一些必須依賴(lài)輔助病毒進(jìn)行復(fù)制的病毒。含小分子(fnz)單鏈RNA片段 。本身對(duì)輔助病毒的復(fù)制不是必須的。 存在衛(wèi)星病毒和擬病毒兩種類(lèi)型。共四十頁(yè)衛(wèi)星(wixng)病毒與類(lèi)病毒的異同同：均為單鏈環(huán)狀

6、RNA，分子量105Da異：類(lèi)病毒衛(wèi)星病毒生存狀態(tài)細(xì)胞內(nèi)寄生輔助病毒伴生形狀環(huán)狀環(huán)狀有時(shí)呈線狀感染性具有感染性伴有輔助病毒時(shí)有感染性共四十頁(yè)朊病毒(PRION “普列昂”)能侵染(qn rn)動(dòng)物宿主細(xì)胞在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制小分子量、無(wú)免疫性、疏水蛋白質(zhì)找不到基因組的傳染病共四十頁(yè)蛋白質(zhì)的重要意義蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命。因此，它是與生命及與各種形式的生命活動(dòng)緊密聯(lián)系在一起的物質(zhì)。機(jī)體中的每一個(gè)(y )細(xì)胞和所有重要組成部分都有蛋白質(zhì)參與。蛋白質(zhì)占人體重量的16.3%，即一個(gè)60kg重的成年人其體內(nèi)約有蛋白質(zhì)9.8kg。人體內(nèi)蛋白質(zhì)的種類(lèi)很多，性質(zhì)、功能各異，但都是由20多種氨

7、基酸按不同比例組合而成的，并在體內(nèi)不斷進(jìn)行代謝與更新。共四十頁(yè)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的功能，都與它的一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。一定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)決定特定的功能。同種生物來(lái)源的蛋白質(zhì)，有時(shí)(yush)存在兩種或兩種以上的形式，它們的氨基酸序列差異往往很細(xì)微，通常只有一二個(gè)氨基酸殘基或其他基團(tuán)的差別，所以稱(chēng)個(gè)體差異。個(gè)體差異在某些情況下可引起功能的明顯變化，有時(shí)(yush)甚至可能引起疾病的發(fā)生，如分子病。共四十頁(yè)分子病血紅蛋白病異常血紅蛋白是由于基因突變的結(jié)果?；蛲蛔円鹧t蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變，主要變現(xiàn)在血紅蛋白多肽的某一氨基酸被取代，多肽鏈中有一個(gè)或幾個(gè)氨基酸

8、的缺失或插入(ch r)，其中以單一氨基酸的取代較為多見(jiàn)。共四十頁(yè)蛋白質(zhì)構(gòu)象具有完整一級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽或蛋白質(zhì)，只有當(dāng)其折疊形成正確的三維空間結(jié)構(gòu)才可能具有正常的生物學(xué)功能。蛋白質(zhì)折疊（protein folding）是指多肽鏈在核蛋白體上合成的同時(shí)或合成之后，根據(jù)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的原理，或在分子伴侶的輔助下，卷曲形成特點(diǎn)的三維結(jié)構(gòu)或構(gòu)象的過(guò)程。盡管一條多肽鏈在理論(lln)上可以折疊成多種不同的構(gòu)象，但在一定條件下只有一種構(gòu)象才是穩(wěn)定的和具有生理活性的。一旦蛋白質(zhì)形成了錯(cuò)誤的空間結(jié)構(gòu)，將喪失生物學(xué)功能，還會(huì)引起相關(guān)疾病。共四十頁(yè) 羊瘙癢病(scrapie of sheep and goat)：在歐

9、洲已流行了近300年（第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的TSE）,感染動(dòng)物表現(xiàn)為消瘦、步態(tài)不穩(wěn)、脫毛、麻痹等，因病羊由于(yuy)瘙癢而常在圍欄上摩擦身體而得名，病死率極高。共四十頁(yè)羊搔癢(so yn)病細(xì)胞(xbo)基因細(xì)菌噬菌體搔癢病紫外線對(duì)核酸有修飾作用紫外線照射造成基因突變，使病毒失活，細(xì)胞生長(zhǎng)停滯，或形成腫瘤但羊搔癢病病原不受紫外線的影響共四十頁(yè)羊搔癢(so yn)病一種蛋白質(zhì)：PrP，245個(gè)氨基酸組成，是正常細(xì)胞基因的產(chǎn)物(chnw)正常細(xì)胞生產(chǎn)PrPc，分布于細(xì)胞表面，參與細(xì)胞吸收銅離子在特定情況下，PrPc經(jīng)修飾后變成PrPScPrPSc能將PrPc轉(zhuǎn)化為PrPScPrPSc能凝聚成纖維狀沉淀纖

10、維狀沉淀造成神經(jīng)細(xì)胞凋亡共四十頁(yè)prion 是一種不含核酸和脂類(lèi)的疏水性糖蛋白，分子量為2730103，因此又稱(chēng)為PrP2730。 兩種不同的分子構(gòu)型：細(xì)胞朊病毒蛋白(cellular PrP, PrPC)：三維結(jié)構(gòu)具有42%的-螺旋，3%的折疊。存在于正常組織及感染(gnrn)動(dòng)物的組織中，是正常基因的產(chǎn)物，通常情況下是無(wú)害的。對(duì)蛋白酶K敏感。羊癢疫朊病毒蛋白(scrapie prion protein , PrPSC)：-螺旋占30%，折疊高達(dá)43%，僅存在于感染動(dòng)物的組織中，與致病和傳染有關(guān)。對(duì)蛋白酶K有抗性。共四十頁(yè)正常(zhngchng)與異常PrP的結(jié)構(gòu)正常(zhngchng)異常

11、43螺旋3折疊34螺旋43折疊共四十頁(yè)P(yáng)rPSc的感染(gnrn)淋巴細(xì)胞或神經(jīng)細(xì)胞(shn jn x bo)PrPSc與PrPC相互作用PrPSc進(jìn)入細(xì)胞，將PrPC轉(zhuǎn)化為PrPScPrPSc分布到細(xì)胞表面，將其它細(xì)胞的PrPC轉(zhuǎn)化為PrPSc釋放PrPSc，傳播疾病細(xì)胞死亡釋放PrPSc，傳播感染；部分PrPSc聚集成纖維狀結(jié)構(gòu)共四十頁(yè)P(yáng)rusiner與他的諾貝爾獎(jiǎng)(1997)斯坦利普魯辛納 共四十頁(yè)（2）朊病毒與瘋牛病 俗稱(chēng)瘋牛病(mad cow disease) :1986年首次在英國(guó)報(bào)道。該病潛伏期45年，發(fā)病初期表現(xiàn)為體質(zhì)變差，體重減輕，產(chǎn)奶量下降等非特異性癥狀。隨后神經(jīng)系統(tǒng)癥狀逐

12、步明顯(mngxin)，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失調(diào)、震顫等，由于病牛常表現(xiàn)出感覺(jué)過(guò)敏、恐懼甚至狂亂，因此俗稱(chēng)“瘋牛病”。共四十頁(yè)瘋牛病的傳播(chunb)用動(dòng)物殘?jiān)?，包括?dòng)物尸體經(jīng)加工后制成“肉骨粉”作為飼料朊具有很強(qiáng)的抗熱性能，難以(nny)完全滅活瘋牛病無(wú)法引起生物體免疫系統(tǒng)的警覺(jué)，并可以自由地從一個(gè)物種傳播到另外一個(gè)物種。共四十頁(yè)（3）朊引起(ynq)的人的疾病 庫(kù)魯病(Kuru disease) :僅發(fā)生在巴布新幾內(nèi)亞?wèn)|部高地的土著人中的一種進(jìn)行性小腦退行性疾病。本病以寒戰(zhàn)樣震顛為突出的臨床表現(xiàn)而得名。 潛伏期漫長(zhǎng)(430年),發(fā)病大多在69個(gè)月內(nèi)死亡。以小腦共濟(jì)失調(diào)為主要臨床特征，患者早期出現(xiàn)發(fā)抖

13、、震顫、發(fā)音困難、舞蹈癥及肌陣攣等。晚期發(fā)展為癡呆，肢體完全(wnqun)癱瘓，最終因吞咽困難、衰竭、感染而死亡。共四十頁(yè)Kuru病：人海綿狀腦病發(fā)生于太平洋島國(guó)巴布亞新幾內(nèi)亞的Kuru地區(qū)當(dāng)?shù)赜惺秤盟廊?s rn)的陋習(xí)陋習(xí)被制止后，疾病也隨之終止巴布亞新幾內(nèi)亞共四十頁(yè)朊病毒的化學(xué)(huxu)特性對(duì)蛋白酶 (蛋白酶 K 胰蛋白酶)、氨基酸化學(xué)修飾劑(碳酸(tn sun)二乙酯)、變性劑 (尿素、十二烷其硫酞鈉等)敏感蛋白質(zhì)越純 其侵染性越強(qiáng)； 分子量：2730 kDa ; 電鏡下呈桿狀直徑為25nm長(zhǎng)為100200nm叢狀排列(達(dá)100個(gè))共四十頁(yè)朊病毒的結(jié)構(gòu)(jigu)電鏡下呈桿狀顆粒，直徑(zhjng)25nm，長(zhǎng)125150nm桿狀顆粒呈叢狀排列，每叢從幾十至上百蛋白質(zhì)分子量為2.7萬(wàn)3萬(wàn)，無(wú)免疫原性共四十頁(yè)朊病毒的致病性導(dǎo)致(dozh)動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)退化、紊亂等疾病使動(dòng)物出現(xiàn) 脫毛、皮膚騷癢、失去平衡和后肢麻痹等癥狀可以傳染給人類(lèi)共四十頁(yè)內(nèi)容摘要噬菌體與阮病毒。其產(chǎn)物是大部分直接參與外殼的建成和少數(shù)具有酶的作用。也可抑制再度感染的同類(lèi)噬菌體DNA的復(fù)制。溫和噬菌體的溶菌周期和溶源周期。一種不具有蛋白質(zhì)外殼、僅由一個(gè)裸露